2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of a substrate with both high heat exhausting and elctro magnetic noise sielding layer for power supply on chip applications
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15H03965
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松本 聡 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10577282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 雅考 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (20357776)
馬場 昭好 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 准教授 (80304872)
新海 聡子 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 准教授 (90374785)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | パワーSupply on Chip / スイッチング電源 / DCーDCコンバータ / 集積化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェン転写後の保護膜形成と電極形成プロセス技術の検討を進めた。グラフェンの転写後、プラズマCVD酸化膜を堆積するとグラフェンが消失することが明らかになった。また、プラズマCVD窒化膜を堆積した場合は、グラフェンは残存するものの、グラフェンとSi基板または酸化膜界面に突起ができることがわかった。次にALD(Atomic Layer Deposition)Al2O3を300℃で堆積した場合もプラズマ窒化膜と同様の現象が起きた。ALD-Al2O3、ALD-HfO2をを120℃で堆積した場合は問題なく保護膜の形成ができた。ALD-Al2O3の加工について検討した結果、ALD-Al2O3が緩衝フッ酸溶液でエッチング可能であるものの、ALD-Al2O3が現像液でエッチングされる。これに対して、ALD-Al2O3上にプラズマCVD酸化膜を堆積し、加工する方法を考案した。グラフェンと電気的にコンタクトをとるための電極に関しては、Niはグラフェンに付着しないこと、Alは現像中に膜剥がれを起こすこと、Tiが適用可能なことを明らかにした。以上の結果より、グラフェン上の保護膜形成、及び電極形成プロセスを確立した。
排熱構造に関しては、半導体/SiO2/半導体/ダイヤモンド/Si基板の構造についてシミュレーションにより排熱効果検討した。発熱層となる半導体をSi基板側にしたほうが80℃程度低温化できること。TSVを用いた場合40℃程度低温化でき、隣接する半導体素子に熱の影響を与えないことを明らかにした。
TSVによるノイズ遮蔽効果をシミュレーションにより検討した結果、TSVを用いた場合20dB程度ノイズ遮蔽効果があることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
グラフェン転写後の保護膜・電極形成プロセスの確立に手間取り、試料作製がやや遅れている。グラフェン転写後の保護膜・電極形成プロセスの確立にほぼ見通しがたち、来年度に遅れを取り戻す。
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| Strategy for Future Research Activity |
半導体基板内ノイズ遮蔽層としてグラフェンを埋め込むプロセスの検討を進める。具体的には、昨年度の検討結果から、グラフェン転写前に平坦化が必須であり、グラフェン転写前に平坦化プロセスを導入し、その効果を実証する。 同時に、ノイズ遮蔽効果測定のための試料を作製し、ノイズ遮蔽効果を明らかにする。ノイズ遮蔽効果はSパラメータにより評価する。
排熱構造に関しては、ナノダイヤ以外の新規なTIM（Thermal Interface Material)に関して検討を進める。
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